JavaScript異步編程的關(guān)鍵點(diǎn)

本文將深入淺出地探討JavaScript異步編程，涵蓋回調(diào)函數(shù)、Promise和async/await三種主要方法。我們將通過示例代碼、要點(diǎn)總結(jié)和深入學(xué)習(xí)資源鏈接，幫助您掌握J(rèn)avaScript異步編程的核心概念。

內(nèi)容概要：

1. 單線程處理
2. 使用回調(diào)函數(shù)實(shí)現(xiàn)異步操作
   • 回調(diào)地獄
3. Promise
   • 異步鍊式調(diào)用
   • Promise的未來？
4. async/await
   • Promise的升級(jí)
   • try/catch的局限性
5. JavaScript異步編程之旅

JavaScript的異步特性

JavaScript通常被稱為“異步”語言。這意味著什麼？它如何影響開發(fā)？近年來，其方法又發(fā)生了哪些變化？

考慮以下代碼：

result1 = doSomething1();
result2 = doSomething2(result1);

大多數(shù)語言同步處理每一行代碼。第一行運(yùn)行並返回結(jié)果，第二行只有在第一行完成後才會(huì)運(yùn)行，無論第一行需要多長時(shí)間。

單線程處理

JavaScript運(yùn)行在一個(gè)單線程上。在瀏覽器標(biāo)籤頁中執(zhí)行時(shí)，其他所有操作都會(huì)停止。這是必要的，因?yàn)閷?duì)頁面DOM的更改不能在並行線程上發(fā)生；如果一個(gè)線程重定向到不同的URL，而另一個(gè)線程試圖附加子節(jié)點(diǎn)，這將是危險(xiǎn)的。

用戶很少注意到這一點(diǎn)，因?yàn)樘幚硪孕〉膲K快速進(jìn)行。例如，JavaScript檢測(cè)到按鈕點(diǎn)擊，運(yùn)行計(jì)算，並更新DOM。完成後，瀏覽器就可以處理隊(duì)列中的下一個(gè)項(xiàng)目。

(備註：其他語言，如PHP，也使用單線程，但可能由多線程服務(wù)器（如Apache）管理。對(duì)同一PHP頁面的兩個(gè)同時(shí)請(qǐng)求可以啟動(dòng)兩個(gè)線程，運(yùn)行PHP運(yùn)行時(shí)的隔離實(shí)例。)

使用回調(diào)函數(shù)實(shí)現(xiàn)異步操作

單線程帶來了一個(gè)問題。當(dāng)JavaScript調(diào)用“緩慢”的過程（例如瀏覽器的Ajax請(qǐng)求或服務(wù)器上的數(shù)據(jù)庫操作）時(shí)會(huì)發(fā)生什麼？該操作可能需要幾秒鐘甚至幾分鐘。瀏覽器在等待響應(yīng)時(shí)將被鎖定。在服務(wù)器上，Node.js應(yīng)用程序?qū)o法處理進(jìn)一步的用戶請(qǐng)求。

解決方案是異步處理。它不是等待完成，而是告訴一個(gè)進(jìn)程在結(jié)果準(zhǔn)備好時(shí)調(diào)用另一個(gè)函數(shù)。這被稱為回調(diào)函數(shù)，它作為參數(shù)傳遞給任何異步函數(shù)。

例如：

doSomethingAsync(callback1);
console.log('finished');

// 當(dāng)doSomethingAsync完成時(shí)調(diào)用
function callback1(error) {
  if (!error) console.log('doSomethingAsync complete');
}

doSomethingAsync函數(shù)接受一個(gè)回調(diào)函數(shù)作為參數(shù)（只傳遞該函數(shù)的引用，因此開銷很小）。 doSomethingAsync需要多長時(shí)間並不重要；我們只知道callback1將在未來的某個(gè)時(shí)間點(diǎn)執(zhí)行?？刂婆_(tái)將顯示：

result1 = doSomething1();
result2 = doSomething2(result1);

您可以閱讀更多關(guān)於回調(diào)函數(shù)的信息：深入理解JavaScript回調(diào)函數(shù)

回調(diào)地獄

通常，回調(diào)函數(shù)只被一個(gè)異步函數(shù)調(diào)用。因此，可以使用簡潔的匿名內(nèi)聯(lián)函數(shù)：

doSomethingAsync(callback1);
console.log('finished');

// 當(dāng)doSomethingAsync完成時(shí)調(diào)用
function callback1(error) {
  if (!error) console.log('doSomethingAsync complete');
}

可以通過嵌套回調(diào)函數(shù)來完成一系列異步調(diào)用。例如：

<code>finished
doSomethingAsync complete</code>

不幸的是，這引入了回調(diào)地獄——一個(gè)臭名昭著的概念，甚至有自己的網(wǎng)頁！代碼難以閱讀，並且在添加錯(cuò)誤處理邏輯時(shí)會(huì)變得更糟。

在客戶端編碼中，回調(diào)地獄相對(duì)較少見。如果您正在進(jìn)行Ajax調(diào)用、更新DOM並等待動(dòng)畫完成，它可能會(huì)深入兩到三層，但通常仍然易於管理。

對(duì)於操作系統(tǒng)或服務(wù)器進(jìn)程，情況就不同了。 Node.js API調(diào)用可能會(huì)接收文件上傳、更新多個(gè)數(shù)據(jù)庫表、寫入日誌並在發(fā)送響應(yīng)之前進(jìn)行進(jìn)一步的API調(diào)用。

您可以閱讀更多關(guān)於回調(diào)地獄的信息：告別回調(diào)地獄

Promise

ES2015 (ES6) 引入了Promise。底層仍然使用回調(diào)函數(shù)，但Promise提供了更清晰的語法來鍊式異步命令，使它們按順序運(yùn)行（下一節(jié)將詳細(xì)介紹）。

為了啟用基於Promise的執(zhí)行，必須更改基於異步回調(diào)的函數(shù)，以便它們立即返回一個(gè)Promise對(duì)象。該對(duì)象承諾在未來的某個(gè)時(shí)間點(diǎn)運(yùn)行兩個(gè)函數(shù)之一（作為參數(shù)傳遞）：

• resolve：處理成功完成時(shí)運(yùn)行的回調(diào)函數(shù)
• reject：處理失敗時(shí)運(yùn)行的可選回調(diào)函數(shù)

在下面的示例中，數(shù)據(jù)庫API提供了一個(gè)接受回調(diào)函數(shù)的connect方法。外部asyncDBconnect函數(shù)立即返回一個(gè)新的Promise，並在建立連接或失敗後運(yùn)行resolve或reject：

doSomethingAsync(error => {
  if (!error) console.log('doSomethingAsync complete');
});

Node.js 8.0 提供了一個(gè)util.promisify()實(shí)用程序，用於將基於回調(diào)的函數(shù)轉(zhuǎn)換為基於Promise的替代方案。有兩個(gè)條件：

• 回調(diào)必須作為最後一個(gè)參數(shù)傳遞給異步函數(shù)
• 回調(diào)函數(shù)必須期望一個(gè)錯(cuò)誤參數(shù)，然後是一個(gè)值參數(shù)

示例：

async1((err, res) => {
  if (!err) async2(res, (err, res) => {
    if (!err) async3(res, (err, res) => {
      console.log('async1, async2, async3 complete.');
    });
  });
});

異步鍊式調(diào)用

任何返回Promise的內(nèi)容都可以啟動(dòng)一系列在.then()方法中定義的異步函數(shù)調(diào)用。每個(gè)函數(shù)都接收來自前一個(gè)resolve的結(jié)果：

const db = require('database');

// 連接到數(shù)據(jù)庫
function asyncDBconnect(param) {
  return new Promise((resolve, reject) => {
    db.connect(param, (err, connection) => {
      if (err) reject(err);
      else resolve(connection);
    });
  });
}

同步函數(shù)也可以在.then()塊中執(zhí)行。返回值傳遞給下一個(gè).then()（如果有）。

.catch()方法定義一個(gè)函數(shù)，當(dāng)任何之前的reject被觸發(fā)時(shí)調(diào)用。此時(shí)，不會(huì)再運(yùn)行任何.then()方法。您可以在整個(gè)鏈中使用多個(gè).catch()方法來捕獲不同的錯(cuò)誤。

ES2018 引入了一個(gè).finally()方法，無論結(jié)果如何，它都會(huì)運(yùn)行任何最終邏輯——例如，清理、關(guān)閉數(shù)據(jù)庫連接等等。它在所有現(xiàn)代瀏覽器中都受支持：

result1 = doSomething1();
result2 = doSomething2(result1);

Promise的未來？

Promise減少了回調(diào)地獄，但也帶來了自身的問題。

教程經(jīng)常沒有提到整個(gè)Promise鍊是異步的。任何使用一系列Promise的函數(shù)都應(yīng)該返回它自己的Promise，或者在最終的.then()、.catch()或.finally()方法中運(yùn)行回調(diào)函數(shù)。

Promise的語法通常比回調(diào)函數(shù)更複雜，有很多容易出錯(cuò)的地方，調(diào)試也可能很麻煩。但是，學(xué)習(xí)基礎(chǔ)知識(shí)至關(guān)重要。

您可以閱讀更多關(guān)於Promise的信息：JavaScript Promise概述

async/await

Promise可能令人生畏，因此ES2017引入了async和await。雖然它可能只是語法糖，但它使Promise變得更加容易使用，您可以完全避免.then()鏈?？紤]以下基於Promise的示例：

doSomethingAsync(callback1);
console.log('finished');

// 當(dāng)doSomethingAsync完成時(shí)調(diào)用
function callback1(error) {
  if (!error) console.log('doSomethingAsync complete');
}

要使用async/await重寫此代碼：

• 外部函數(shù)必須以async語句開頭
• 對(duì)異步、基於Promise的函數(shù)的調(diào)用必須以await開頭，以確保在執(zhí)行下一個(gè)命令之前完成處理

<code>finished
doSomethingAsync complete</code>

await有效地使每個(gè)調(diào)用看起來像是同步的，同時(shí)不會(huì)佔(zhàn)用JavaScript的單線程處理。此外，async函數(shù)總是返回一個(gè)Promise，因此它們反過來可以被其他async函數(shù)調(diào)用。

async/await代碼可能不會(huì)更短，但好處很多：

• 語法更清晰。括號(hào)更少，出錯(cuò)的可能性更小。
• 調(diào)試更容易。可以在任何await語句上設(shè)置斷點(diǎn)。
• 錯(cuò)誤處理更好?？梢允褂胻ry/catch塊，就像同步代碼一樣。
• 支持良好。它在所有現(xiàn)代瀏覽器和Node 7.6 中都已實(shí)現(xiàn)。

也就是說，並非一切都是完美的……

Promise的升級(jí)

async/await依賴於Promise，而Promise最終依賴於回調(diào)函數(shù)。這意味著您仍然需要了解Promise的工作原理。

此外，當(dāng)處理多個(gè)異步操作時(shí)，沒有Promise.all或Promise.race的直接等效項(xiàng)。很容易忘記Promise.all，它比使用一系列不相關(guān)的await命令更高效。

try/catch的局限性

如果您省略了任何失敗的await周圍的try/catch，async函數(shù)將靜默退出。如果您有一長串異步await命令，您可能需要多個(gè)try/catch塊。

一種替代方法是高階函數(shù)，它捕獲錯(cuò)誤，從而使try/catch塊變得不必要（感謝@wesbos的建議）。

但是，如果應(yīng)用程序必須以與其他錯(cuò)誤不同的方式對(duì)某些錯(cuò)誤做出反應(yīng)，則此選項(xiàng)可能不實(shí)用。

儘管有一些缺點(diǎn)，但async/await是對(duì)JavaScript的優(yōu)雅補(bǔ)充。

您可以閱讀更多關(guān)於使用async/await的信息：JavaScript async/await入門指南，附示例

JavaScript異步編程之旅

在JavaScript中，異步編程是一個(gè)無法避免的挑戰(zhàn)。回調(diào)函數(shù)在大多數(shù)應(yīng)用程序中都是必不可少的，但很容易陷入深度嵌套的函數(shù)中。

Promise抽象了回調(diào)函數(shù)，但有很多語法陷阱。轉(zhuǎn)換現(xiàn)有函數(shù)可能是一項(xiàng)苦差事，而.then()鏈仍然看起來很混亂。

幸運(yùn)的是，async/await帶來了清晰度。代碼看起來是同步的，但它不能獨(dú)占單線程處理。它將改變您編寫JavaScript的方式，甚至可能讓您欣賞Promise——如果您以前沒有的話！

(此處應(yīng)添加與原文FAQs相同的FAQ部分)

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